面向領(lǐng)域的軟件開發(fā)環(huán)境

面向領(lǐng)域的軟件開發(fā)環(huán)境摘要在軟件開發(fā)期間，關(guān)鍵的任務(wù)就是軟件工程師對(duì)軟件的正確描述和軟件需求的確認(rèn)。這其中包括理解如何解決提出的問題也是至關(guān)重要的，要做到以上這些，重要的是不僅要了解常規(guī)任務(wù)，而更重要的是要了解在什么領(lǐng)域內(nèi)系統(tǒng)將會(huì)被使用。相信使用領(lǐng)域知識(shí)的軟件開發(fā)過程能夠?qū)浖_發(fā)活動(dòng)的周期起到很大的支持和幫助，我們把它定義為“面向領(lǐng)域的軟件開發(fā)環(huán)境”（DOSDE）。這種環(huán)境中準(zhǔn)備了關(guān)于在某一特定域的一個(gè)象征性的代表（某一領(lǐng)域的方向）。它還認(rèn)為潛在任務(wù)是支持問題理解的領(lǐng)域。本文介紹的主要概念是DOSDE。它的特點(diǎn)，其特點(diǎn)，執(zhí)行的例子，以及如何可以利用其嵌入式，@2003這些將被埃爾塞維爾公司合法的保留。關(guān)鍵字：軟件開發(fā)環(huán)境；實(shí)體論；面向領(lǐng)域1.介紹在軟件開發(fā)期間，軟件團(tuán)隊(duì)必須處理的一些復(fù)雜的活動(dòng)。其中最關(guān)鍵的步驟之一就是正確識(shí)別和描述什么軟體體系是如何工作（也就是需求分析和軟件說明書）的描述。當(dāng)軟件團(tuán)隊(duì)沒有足夠解決問題方面的知識(shí)，也沒有在這一領(lǐng)域的軟件開發(fā)的專門知識(shí)，這是特別困難的。我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到軟件開發(fā)在不同組織領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。所有這些經(jīng)驗(yàn)向我們表明，通過缺乏專業(yè)知識(shí)的軟件團(tuán)隊(duì)開發(fā)的軟件系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)重的問題。在軟件開發(fā)中常見的問題就是通過軟件小組仔細(xì)考慮變得更加嚴(yán)重了。用戶通常把軟件過程中收集知識(shí)和必要的條件看作是單調(diào)的和有壓力的，因?yàn)楫?dāng)每有一個(gè)新的需求時(shí)，他們需要向計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的工作人員解釋為相同的基本概念。當(dāng)一個(gè)軟件開發(fā)者開始處理在開發(fā)后的軟件工程時(shí)，她/他在此之后不僅是準(zhǔn)備軟件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也是了解在這個(gè)領(lǐng)域本身。另外的一種常見的情形是在那些工作在不同的軟件系統(tǒng)和領(lǐng)域的軟件公司里。他們的軟件開發(fā)需要了解所有這些領(lǐng)域的知識(shí)。一個(gè)必須承認(rèn)的問題是，在軟件開發(fā)中需要不同類型的知識(shí)，如了解軟件過程，編程語言或工具。在該文件中，我們將集中必要的知識(shí)，以適當(dāng)?shù)纳矸莺兔枋龅男枨?。為此，我們需要這兩種知識(shí)：知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域和了解這一領(lǐng)域的典型活動(dòng)。在學(xué)習(xí)的領(lǐng)域，軟件開發(fā)人員通常需要理解這一領(lǐng)域關(guān)于任務(wù)或活動(dòng)中隱含的概念。這些任務(wù)是該軟件系統(tǒng)正在開發(fā)打算解決的直接相關(guān)的問題。從各方面考慮這些困難，我們一直在努力就如何通過提供域名和任務(wù)的知識(shí)來支持軟件開發(fā)的活動(dòng)，以便它能夠在整個(gè)軟件開發(fā)過程中被使用。為了解決這個(gè)問題，我們延長(zhǎng)了傳統(tǒng)概念的軟件開發(fā)環(huán)境（SDE）的引入領(lǐng)域知識(shí)，通過一些軟件開發(fā)階段來引導(dǎo)軟件開發(fā)者。我們?nèi)绱硕x這個(gè)概念面向領(lǐng)域的軟件開發(fā)環(huán)境（DOSDE）。軟件工程是一項(xiàng)長(zhǎng)期的項(xiàng)目，它始于20世紀(jì)90年代（查等人，1990年）軟件開發(fā)環(huán)境的實(shí)施和1995年后集中于定義和使用這些知識(shí)的環(huán)境。在下面的章節(jié)我們首先簡(jiǎn)要地介紹軟件的開發(fā)環(huán)境，面向領(lǐng)域的軟件開發(fā)環(huán)境。作為增加的部分（第2節(jié)）。然后，在第3、4節(jié)，介紹目前DOSDE和開發(fā)工具特點(diǎn)的定義和使用。這些章節(jié)包含兩個(gè)已經(jīng)開發(fā)的DSDE的例子DOSDEs：一個(gè)心臟病學(xué)和其他的聲傳播。最后，在第5節(jié)所描述的DOSDE執(zhí)行，并在第6節(jié)，我們提出我們的結(jié)論和正在進(jìn)行的工程。2.從軟件開發(fā)環(huán)境到面向領(lǐng)域的軟件開發(fā)環(huán)境SDE以存儲(chǔ)所涉及軟件工程領(lǐng)域中信息為主要部分的生命周期和工具（計(jì)算機(jī)輔助軟件工程工具）以支持參與技術(shù)和管理的活動(dòng)。軟件開發(fā)環(huán)境不同于任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫，提供工具的性質(zhì)，范圍或采用的技術(shù)。在軟件開發(fā)環(huán)境中探索關(guān)于不同方面所能支持工具：智能的助于，以支持該項(xiàng)目規(guī)劃，質(zhì)量保證和執(zhí)行等等。其他的軟件開發(fā)環(huán)境處理面向?qū)ο蟮拈_發(fā)再利用以及開發(fā)的合作和協(xié)作關(guān)系。所有這些工作都是尋求一些適用于任何領(lǐng)域的解決方案。根據(jù)反應(yīng)，其他研究人員強(qiáng)調(diào)特定范圍的申請(qǐng)建立。在這方面是面向領(lǐng)域的設(shè)計(jì)環(huán)境的一些相關(guān)的項(xiàng)目（DOSE）是以知識(shí)為基礎(chǔ)的軟件工程（KBSE），特定領(lǐng)域軟件架構(gòu)（特定領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)，美國(guó)國(guó)防部知識(shí)共享的倡議和Kactus項(xiàng)目。DODEs支持設(shè)計(jì)活動(dòng)的預(yù)先定義域。DODEs已用于網(wǎng)絡(luò)域名，語音對(duì)話和用戶界面設(shè)計(jì)。他們的主要方面是把使用的環(huán)境與以人為本的做法相結(jié)合的知識(shí)的演變過程。DODE通過提供工具在軟件設(shè)計(jì)師的開發(fā)過程中，去幫助他們提出和解決問題。這些工具為軟件設(shè)計(jì)師通過提供所有的有關(guān)于設(shè)計(jì)規(guī)則的系統(tǒng)幫助。然而，DODEs已成功應(yīng)用于開發(fā)的領(lǐng)域，其主要特點(diǎn)是視覺設(shè)計(jì)。軟件并需要特定的視覺和具體的功能支持。KBSE和DSSA項(xiàng)目的目的是為了解決重復(fù)使用的軟件需求和架構(gòu)。雙方使用的描述域模型。他們遵循的思想域分析，并確定一個(gè)域模型來用于系統(tǒng)中。這種想法是使用域模型來構(gòu)造不同的應(yīng)用軟件，從而看起來是一件非常有趣的事情。然而，這兩個(gè)項(xiàng)目的重點(diǎn)就是以前定義的如何解決落實(shí)在具體領(lǐng)域中的問題（物體的一部分，代碼等），他們不能努力幫助軟件工程師理解和應(yīng)用領(lǐng)域的問題，而是側(cè)重于設(shè)計(jì)的部件或設(shè)計(jì)的風(fēng)格。KBSE只涉及設(shè)計(jì)和重用的部分設(shè)計(jì)模型。DSSA是以定義和實(shí)施的關(guān)于個(gè)人系統(tǒng)的具體制度，即對(duì)實(shí)施細(xì)節(jié)為中心的。軟件開發(fā)在知識(shí)研究中顯示出主動(dòng)性主要在于定義知識(shí)領(lǐng)域和Kactus項(xiàng)目。在這些項(xiàng)目中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是在為基礎(chǔ)的系統(tǒng)可以共享和重復(fù)使用在不同的知識(shí)組織的知識(shí)基礎(chǔ)。他們使用的是實(shí)體（見下一節(jié)定義）去組織這方面獨(dú)立知識(shí)方面的應(yīng)用軟件，將得到開發(fā)。這樣的想法是，協(xié)助工程師開發(fā)將知識(shí)以預(yù)先確定的圖書館為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。另一方面，我們的目標(biāo)是重復(fù)使用的軟件系統(tǒng)開發(fā)，不僅僅是對(duì)以知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。所有這些辦法都是為了尋找設(shè)計(jì)和實(shí)施方案的入口。然而，要正確制定和執(zhí)行的軟件系統(tǒng)，必須首先了解它的應(yīng)用領(lǐng)域。其次，我們構(gòu)想出DOSDE的想法，它將有助于開發(fā)不熟悉的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的領(lǐng)域。第三，DOSDEs在已經(jīng)開發(fā)領(lǐng)心臟病，聲學(xué)繁殖，和昆蟲學(xué)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。面向領(lǐng)域的設(shè)計(jì)環(huán)境和傳統(tǒng)概念的軟件開發(fā)環(huán)境一樣，應(yīng)該有一個(gè)資料庫儲(chǔ)存的所有信息相關(guān)的軟件項(xiàng)目和一套工具，以支持軟件過程的活動(dòng)。另一方面，這一類新的SDE，需要另外兩個(gè)特點(diǎn)：代表性的領(lǐng)域知識(shí)和使用這方面的知識(shí)在軟件開發(fā)上。這些功能帶來一些重要的問題：什么知識(shí)應(yīng)該具備的環(huán)境？應(yīng)如何加以組織和代表？當(dāng)和我們?nèi)绾文軌蚶眠@個(gè)知識(shí)在軟件開發(fā)中？這些問題將在第第3章和第4章做出回答。3.界定知識(shí)DOSDE要界定什么知識(shí)應(yīng)該引進(jìn)于SDE中（作出DOSDE），我們必須考慮的域名在一般情況下，如可應(yīng)用于多個(gè)程序，而不是某些特定的應(yīng)用程序。這一點(diǎn)很重要，如果我們想要重新使用相同的知識(shí)發(fā)展的未來所有的應(yīng)用軟件。從目前的知識(shí)工程的研究，我們確定本體的最佳方式來描述和組織這方面的知識(shí)。本體是“明確規(guī)范了的概念化”，也就是說，一個(gè)明確的規(guī)范的對(duì)象，概念和其他實(shí)體應(yīng)該有效的保持在假定存在的利益和關(guān)系的區(qū)域之中?；旧?，組成一個(gè)本體的概念和關(guān)系，其定義，性質(zhì)和所表示的約束公理。Guarino（1998年）中有各種不同的本體：高層本體，描述非?；\統(tǒng)的概念，例如空間，時(shí)間，事項(xiàng)，活動(dòng)等域本體，這說明有關(guān)的詞匯的通用域名;任務(wù)本體，描述的概念取決于某一特定領(lǐng)域和任務(wù)。應(yīng)用本體是專業(yè)的域名和任務(wù)本體。我們的目的是幫助軟件開發(fā)人員在熟悉與不熟悉的領(lǐng)域中，使用的面向領(lǐng)域，以支持域的理解和任務(wù)本體中問題的理解。現(xiàn)在我們將展示如何使用這兩個(gè)實(shí)體中DOSDE3.1利用領(lǐng)域本體為了在軟件開發(fā)的過程中得到更好的幫助，我們的本體應(yīng)包括的主要的思想領(lǐng)域，它應(yīng)該有助于了解這一領(lǐng)域中的軟件開發(fā)。由于可應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，我們需要促進(jìn)實(shí)體的定義。因此，我們確定的領(lǐng)域?qū)嶓w應(yīng)分為分本體。每個(gè)分本體是一組域的概念，有著同樣的語義背景和相互關(guān)系。小組本體也與撰寫整個(gè)域之間的關(guān)系的兩個(gè)分本體其實(shí)涉及兩個(gè)概念從每個(gè)分本體。所有關(guān)系（內(nèi)部或跨分本體）可以限制公理的一部分的本體。我們的具體方法用于基于實(shí)體領(lǐng)域的本體。這種方法基本上分為以下階段：實(shí)體定義的目的，概念化，形式化（或編碼）和最后審定。我們已經(jīng)確定的宗旨是：協(xié)助軟件開發(fā)。概念化是最長(zhǎng)的階段，需要確定每一個(gè)概念域并給其一個(gè)很好的說明。它需要還確定屬性，最起碼每個(gè)概念的特點(diǎn)，盡可能為這些域名建立有價(jià)值的屬性，概念之間的關(guān)系和制約因素。這些概念之間的關(guān)系和制約因素，對(duì)應(yīng)著這些相關(guān)的關(guān)系。這項(xiàng)工作是為每個(gè)分本體單獨(dú)進(jìn)行的。例如，在領(lǐng)域本體定義為DOSDE我們確定了五個(gè)分實(shí)體（見圖1）：（一）分析重點(diǎn)（概念的構(gòu)造）（二）調(diào)查結(jié)果（概念中所使用的調(diào)查過程），（三）治療（普通種療法和功能），（四）分析（概念和特點(diǎn)，確定綜合問題從而進(jìn)行分析）;和（五）病毒（代表不同'狀況的問題）。該域名包含70概念80屬性。我們也正式的定義，性質(zhì)和實(shí)例的例子每一個(gè)概念，以及一套公理與這些概念。表1表明這些定義的公理：第一定義它們之間的關(guān)系（從調(diào)查分本體）和分析概念（從分析到分本體論），第二個(gè)定義之間的關(guān)系組織及其功能（這兩個(gè)概念從內(nèi)部分析本體論），以及最后一個(gè)精確地定義脈沖價(jià)值域的限制（從調(diào)查結(jié)果分析本體論）。同樣，我們確定了領(lǐng)域本體由聲傳播，它涉及約聲納的概念、其類型和部件;發(fā)出和接收聲音;所有周圍的液體，如海洋層，區(qū)，管，所以上邊界，在海洋表面等我們也定義另一個(gè)領(lǐng)域本體的昆蟲學(xué)（即研究昆蟲），其中包括概念昆蟲解剖學(xué)，生物學(xué)和科學(xué)類。這兩個(gè)域理論的一部分，兩個(gè)DOSDEs用于分別在軍事研究所和一個(gè)政府研究機(jī)構(gòu)。在具體的領(lǐng)域中每個(gè)實(shí)體驗(yàn)證專家們（如心臟病和昆蟲學(xué)家），經(jīng)過驗(yàn)證的定義和每個(gè)領(lǐng)域本體；我們實(shí)施了知識(shí)基礎(chǔ)，在Prolog語言與所有的概念中，正在應(yīng)用驗(yàn)證的關(guān)系和公理。雖然域本體正在大量使用，但它并不是能夠通過一項(xiàng)容易的任務(wù)來確定的。我們認(rèn)為，一個(gè)重要的問題是范圍的本體，它是用一種趨勢(shì)是來描述域在一個(gè)非常詳細(xì)的水平，這可能導(dǎo)致巨大的工作量。我們建議使用明確限制的范圍，尋找只為基本概念的情況下的域名才能真正有用的一個(gè)非專家。3.2使用任務(wù)實(shí)體當(dāng)我們談到一些應(yīng)用領(lǐng)域，必須考慮兩種情況：從概念域（即領(lǐng)域到本體，討論在上一節(jié)）和活動(dòng)或執(zhí)行的任務(wù)在這一領(lǐng)域。例如，在書店：暢銷書的例子。如果我們想到的，我們的書店的圖書信息，作者，風(fēng)格等等，但我們也必須履行的各項(xiàng)活動(dòng)。這些活動(dòng)，稱為任務(wù)，是獨(dú)立的域名（例如有暢銷的書籍和銷售汽車，診斷疾病和診斷機(jī)器故障，系統(tǒng)配置等。）在本條中，我們將詳細(xì)說明我們所代表的知識(shí)關(guān)于任務(wù)使用任務(wù)本體和解決問題的方法（PSMs）。總之